Nghiên cứu, đánh giá lỗi mất đồng bộ thu phát lên hệ thống thông tin quang vô tuyến Mimo/Fso sử dụng điều chế QAM

- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI.
- Anousone SENGPHACHAN NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ LỖI MẤT ĐỒNG BỘ THU PHÁT LÊN HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG VÔ TUYẾN MIMO/FSO SỬ DỤNG ĐIỀU CHẾ QAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ HÀ NỘI - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI.
- Anousone SENGPHACHAN NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ LỖI MẤT ĐỒNG BỘ THU PHÁT LÊN HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG VÔ TUYẾN MIMO/FSO SỬ DỤNG ĐIỀU CHẾ QAM CHUYÊNNGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Ngườihướngdẫnkhoahọc: TS.
- NGUYỄN XUÂN DŨNG HÀ NỘI - 2016 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ - Họvàtêntácgiảluậnvăn:AnousoneSENGPHACHAN- Đềtàiluậnvăn:“Nghiêncứu,đánhgiálỗimấtđồngbộthuphátlênhệthốngthôngtinquangvôtuyếnMIMO/FSOsửdụngđiềuchếQAM.
- Chuyênngành:Kỹthuậtđiệntử- MãsốSV:CB141080Tácgiả,NgườihướngdẫnkhoahọcvàHộiđồngchấmluậnvănxácnhậntácgiáđãsửachữa,bổsungluậnvăntheobiênbảnhọpHộiđồngngày vớicácnộidungsau:-KhôngphảisửachữagìNgày 02 tháng 11 năm 2016 Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn TS.
- Nguyễn Hữu Trung  iLỜI CẢM ƠN Tácgiảxinchânthànhcảmơncácthầygiáo,côgiáotrongViệnĐiệntử-ViễnthôngtrườngĐạihọcBáchKhoaHàNội,giađình,đồngnghiệpvàbạnbèđãgiúpđỡ,độngviênvàtạođiềukiệnthuậnlợichotácgiảthựchiệnluậnvăn.ĐặcbiệttácgiảxinbàytỏlòngbiếtơnsâusắctớithầygiáoTS.NguyễnXuânDũng ngườiđãtậntìnhhướngdẫngiúptácgiảhoànthiệnluậnvănnày. Tác giả luận văn Anousone SENGPHACHAN iiLỜI CAM ĐOAN Tácgiả xin cam đoanbảnluận văn cao họcnàyvới đề tài: “Nghiên cứu, đánh giá lỗi mất đồng bộ thu phát lên hệ thống thông tin quang vô tuyến MIMO/FSO sử dụng điều chế QAM” hoàntoàndotácgiả tựlàm vàcác số liệuchưatừngđượccôngbốtrongcáctàiliệunàokhác.Tácgiảcóthamkhảomộtsốtàiliệuđượcghitrongmục“Tài liệu tham khảo.
- Tác giả luận văn Anousone SENGPHACHAN iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ FSO Khái niệm về FSO Lịch sử phát triển Ưu nhược điểm của FSO Ưuđiểm Nhượcđiểm Các kiến trúc mạng được dùng trong FSO mặt đất Kiếntrúcmạnglưới Kiếntrúcmạngđiểm–đađiểm Kiếntrúcmạngnhiềutuyếnđiểm–điểm Kiếntrúcmạngvòng Động lực thúc đẩy nghiên cứu FSO Mô hình một hệ thống FSO Máyphát Kênhtruyền Máythu Thànhphầncủamáythu Phânloạimáythu CHƯƠNG 2: KÊNH TRUYỀN VÀ ĐIỂU CHẾ TRONG FSO Mô hình kênh truyền Giớithiệuvềhỗnloạnkhôngkhí Kênhtruyềnhỗnloạnkhôngkhí Môhìnhlog-normal Sựgắnkếtkhônggiantrongmôitrườnghỗnloạnyếu MôhìnhGammaGamma iv 2.1.5Môhìnhmũâm Kếtluận Các kỹ thuật điều chế trong FSO Giớithiệu Điềuchếkhóađóngmở OOKtronghệthốngFSOkênhtruyềnphânbốLog-normal OOKtronghệthốngFSOkênhtruyềnphânbốGammaGamma Điềuchếvịtríxung Điềuchếcườngđộsóngmang Kếtluận CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH HỆ THỐNG MIMO/FSO/SC-QAM Mô hình hóa hệ thống MIMO/FSO/SC-QAM HệthốngFSOmộtđầuphátmộtđầuthu(MIMO/FSO/SC-QAM HệthốngFSOnhiềuđầuphátnhiềuđầuthu(MIMO/FSO/SC-QAM)...433.2 Mô hình hóa kênh truyền Sựsuyhaokhíquyển Hỗnloạnkhôngkhí MôhìnhLog-normal MôhìnhGammaGamma Môhìnhmũâm Lỗikhôngđồngbộthuphát Tổnghợpbiếnđổitínhiệuchotoànhệthống Vớiđiềukiệnhỗnloạnyếu Vớiđiềukiệnhỗnloạnmạnh Vớiđiềukiệnhỗnloạnbãohòa Hàm tổng hợp với kênh hỗn loạn yếu cho hệ thống MIMO/FSO CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG FSO/SC-QAM..544.1 Tỷ lệ lỗi ký tự Phân tích một số kết quả đã có KẾT LUẬN CHUNG TÀI LIỆU THAM KHẢO v DANH MỤC BẢNG Bảng1.1:Đặcđiểmcủacácdảibướcsóngquang Bảng1.2:Phânbốcácloạikhítiêubiểukênhtruyềnkhíquyển Bảng2.1:BảngđịnhnghĩathôngsốcủacôngthứctỷlệlỗibitđiềuchếPPM ......38Bảng2.2:SosánhcácphươngphápđiềuchếtrongFSO Bảng4.1:CácthamsốcủamộthệthốngFSO/SC-QAMtiêubiểu vi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình1.1:MinhhọađườngtruyềnFSO Hình1.2:ThínghiệmphotophonecủaAlexanderGrahamBell Hình1.3:NhữngtháchthứccủaFSOtruyềntrongkhíquyển Hình1.4:Kiếntrúcmạnglướivàmạngđađiểm Hình1.5:Kiếntrúcmạngđiểm-điểmvàkiếntrúcmạngvòng Hình1.6:MộthệthốngFSOtiêubiểu Hình1.7:Hìnhảnhmáyphát(thu)trongthựctế Hình1.8:Kênhtruyềntrongkhônggian Hình2.1:Ảnhhưởngcủakênhtruyền Hình3.1:MôhìnhmộthệthốngSISO/FSO/SC-QAMtiêubiểu Hình3.2:MôhìnhmộthệthốngMIMO/FSO/SC-QAMtiêubiểu Hình4.1:SựbiếnđổiASERkhithayđổikhoảngcáchthuphát Hình4.2:SựbiếnđổiASERkhithayđổiđườngkínhvòngtrònkhẩuđộ Hình4.3:SựbiếnđổiASERkhithayđổiđộlớncủabiếnlệchjiter Hình4.4:SựbiếnđổiASERkhithayđổiđộlớncủabánkínhchùmtiaphát Hình4.5:SựbiếnđổicủaASERkhithayđổiSNRđầuphát Hình4.6:SựbiếnđổicủaASERkhithayđổicôngsuấtđầuphát Hình4.7:SựbiếnđổicủaASERkhithayđổiđườngkínhmànchắn LỜI MỞ ĐẦU Điệntửcóvaitròrấtquantrọngtrongcôngcuộchiệnđạihóavàpháttriểnkinhtế,xãhộicủađấtnước.Dođó,ngànhkỹthuậtđiệntửphảiđượcpháttriểnmạnhđểđápứngnhucầuvềđiệntửngàycàngcaocủađấtnước.Ngànhđiệntửngàycàngpháttriển,mứcđộquantrọnghơn,dođóvấnđềpháttriểnngànhđiệntửlàcấpthiếttrongcuộcsốngcũngnhưtrongcôngviệc.
- Việcnghiêncứu,tìmhiểukỹthuậtquangvôtuyếnlàmộtvấnđềcấpthiếtnhằmhiểurõnguyênlýhoạtđộng,cáchthứctổchứcmạngthôngtinbăngthôngrộng.Có ứngdụngtrongnhiêulĩnh vựckhác nhau, trongđiềukiệnthờitiết,địahìnhcủanướcLào.
- Giới thiệu về FSO Nhưđãnóiởtrên,phầnnàysẽtrìnhbàynhữngkháiniệmcơbảnnhấtvềcôngnghệFSOnhằmmụcđíchcungcấpchongườiđọccáinhìntổngthểvàtrựcquannhấtvềcôngnghệcònkhámớimẻnàytạiViệtNam.Trongphầnnày,emsẽdùngchương 1đểnêu nhữngđịnhnghĩa, khái niệm, lịch sửpháttriểncủa côngnghệFSO.Chương2sẽtrìnhbàyvềkênhtruyềnhỗnloạnvàcáckỹthuậtđiềuchếđượcsửdụngphổbiếntrongFSO- Mục đích nghiên cứu _ĐưarađượcmôhìnhlýthuyếthệthốngMIMO/FSOdướitácđộngnhiễuloạnkhíquyển._Đánhgiáđịnhlượngtácđộngcủalỗimấtđồngbộthuphátlênhệthốngthôngtinquangvốtuyếntrên._Thựchiệncáckếtquảtrênmáytínhsửdụngmatlab.
- Đối tượng nghiên cứu _TìmhiểuvềFSO,MIMO/FSO_TìmhiểukênhtruyềnFSO,ảnhhưởngcủanhiễulênkênhtruyền.
- 2_MôhìnhhệthốngMIMO/FSO_Phântích,đánhgiáhoạtđộngcủahệthốngMIMO/FSO.
- Phương pháp nghiên cứu NghiêncứulýthuyếtvềhệthốngMIMO/FSO,vềcácgiảiphápnângcaochấtlượngđườngtruyềnvàgiảmnhiễuởhệthốngđườngtruyền,phântíchvàtínhtoánđộchínhxác.Vậndụngkếtquảnghiêncứu,xâydựngphươngpháptínhtoánđánh giá lỗi mất đồng bộ thu phát lên hệ thống thông tin quang vô tuyếnMIMO/FSOsửdụngđiềuchếQAM.
- Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài  GópphầnxâydựngmảngthôngtinquangvôtuyếnbăngthôngrộngcóxemxétđếnđiềukiệnkhíhậunướcLàonhằmphụcvụtốthơnchonhucâuthôngtinngàycàngtăngcủangườisửdụng.
- Mạngthôngtinmanglạihiệuquảvềkinhtế,chínhtrị,thẩmmỹchocáctỉnh.Tên đề tài: Nghiên cứu, đánh giá lỗi mất đồng bộ thu phát lên hệ thống thông tin quang vô tuyến MIMO/FSO sử dụng điều chế QAM Bốcụcluânvăn:Nộidungluậnvănđượcthựchiệntheobốcụcnhưsau:Lờimởđầu.Chương 1: Tổng quan về FSO.
- Chương 2: Kênh Truyền Và Điều Chế Trong FSO Chương 3: Mô Hình Hệ Thống MIMO/FSO/SC-QAM Chương 4: Đánh giá hoạt động của hệ thống FSO/SC-QAM - Kết luận chung  Saumộtthờigiannghiêncứuđếnnayluậnvănđãhoànthành.Trongquátrìnhlàmđềtàinàytôiđãnhậnđượcsựgiúpđỡcủacácthầygiáo,côgiáovàcácbạn bè đồng nghiệp, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình và chu đáo của thầyTS.NguyễnXuânDũng. Tôixin chânthànhcảmơn và bày tỏlòng biết ơn chânthànhđếnthầyTS.NguyễnXuânDũng,cácthầycôgiáobộmôncủaViệnĐiệntử.
- 3ViễnthôngtrườngĐạihọcBáchKhoaHàNội,cácthầycôgiáocủatrươngĐạihọcBáchKhoaHàNộiđãtạođiềukiệngiúpđỡtrongsuốtquátrìnhthamgiakhóahọcvàcácbạnbèđồngnghiệp.
- Dođiềukiệnthựchiệnluậnvăncóhạn,khốilượngcôngviệclớnnênluậnvănkhôngthểtránhkhỏisaisót.Tôirấtmongnhậnđượcsựchỉbảo,gópýcủacácthầycôgiáocũngnhưcácbạnđồngnghiệpđểluậnvănđượchoànthiệnhơn.Tôixinbàytỏlòngbiếtơnvàxinchânthànhcảmơn.Tác giả luận văn Anousone SENGPHACHANH.
- 4CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ FSO 1.1 Khái niệm về FSO FSO(Free-spaceopticalcommunication)làcôngnghệtruyềnthôngtin,dữliệugiữa2điểmsửdụngbứcxạquangnhưlàtínhiệumangtinvàđượctruyềnquacáckênhtruyềntựdo.Dữliệucầntruyềnđượcđiềuchếvàocườngđộ,pha,hoặctầnsốcủabứcxạquangmangtin.MộtđườngtruyềndẫnFSOlàđườngtruyềndẫnthẳng(LOS),vìvậyđểđảmbảotraođổithôngtinthànhcông,yêucầumáythuvàmáyphátphảicóthể“nhìn”thấynhaumộtcáchtrựctiếpmàkhôngcóbấtkỳmộtchướngngạivậtnàotrênđườngtruyền.Kênhtruyềntựdocóthểlàtrongkhônggianvũtrụ,trongnướcbiển,trongkhíquyểnhoặclàsựkếthợpcủacácloạimôitrườngtrêntrongcùngmộttuyếnthôngtin.Hình 1.1: Minh họa đường truyền FSO 1.2 Lịch sử phát triển Thôngtinquangtrongmôitrườngtựdo(FSO)làmộtcôngnghệđãcótừlâuđờisử dụngsựtruyềnlanánhsángtrongkhông gianđểtruyềntín hiệugiữa haiđiểm.Từkhoảngnhữngnăm800trướccôngnguyên,ngườihylạpvàngườilamãcổđạiđãbiếtsửdụnglửađểbáohiệu.Vàtrướcnhữngnăm150trướccôngnguyên,ngườiấnđộgốcmỹđãbiếtsửdụngkhóichonhữngmụcđíchtươngtựcủaviệcbáohiệuvàcảnhbáo.Nhữngkỹthuậtbáohiệubằngthôngtinquangvídụnhưbáohiệuđượcsửdụngtronghànghảiởphápvàonăm1790đãđượcrađờitừlâu,tuynhiênchúngtacóthểcoitruyềnthôngtinquangtrongmôitrườngtựdođcđặtnềnmónglầnđầutiênlàbởithínghiệmPhotophonethựchiệnbởiAlexanderGrahamBellvàonăm1880.Trongthínghiệmcủamình,Bellđãđiềuchếbứcxạcủamặttrờivới.
- 5tínhiệuâmthanhvàtruyềnđiquakhoảngcáchkhoảng200m.MáynhậnđượclàmtừmộtchiếcgươngparabolvớimộttếbàoSelenđặttạitiêuđiểm.Tuynhiên,thínghiệmchokếtquảkhôngthựcsựtốtdothiếtbịsửdụngthôsơvàsựgiánđoạntựnhiêncủabứcxạmặttrời.
- Hình 1.2: Thí nghiệm photophone của Alexander Graham Bell Cuộctròchuyệnđiệnthoạikhôngdâyđầutiêntrênthếgiớixảyratrongnăm1880,khiAlexanderGrahamBellvàCharlesSumnerTainterđãdùngphotophonethựchiện cuộchội thoại âmthanhkhôngdâyqua chùmánh sáng đượcđiềuchế(trongđócódựhẹpcủasóngđiệntừ).Trongkỷnguyênxaxôi,khicáctiệníchvẫnchưatồntạiđểcungcấpđiệnvàlaserthậmchícònchưatưởngtượngtrongkhoahọcviễntưởng,khôngcóứngdụngthựctếchosángchếcủahọ,đượcđánhgiácaogiớihạnbởisựsẵncócủacảánhsángmặttrờivàthờitiếttốt...Tuynhiên,dođộnhiễuquálớn,cộngvớisựphụthuộcquáchặtchẽvàothờitiếtnêncỗmáynày.
- 6chưathựcsựchiếmđượcsựquantâmđúngmứccủacộngđồngkhoahọclúcbấygiờ.CộtmốcquantrọngđánhdấusựpháttriểncủacôngnghêFSOđólàsựtìmracácnguồnquang,màquantrọngnhấtlàlaservàonhữngnăm1960.HàngloạtcácnghiêncứuvềFSOđãđượcthựchiệntừnhữngnămđầu60đếnnhữngnăm70.Ví dụ nhưtruyền phổ của tínhiệu truyềnhình quakhoảng cách48 km sử dụngdiodephátquangGaAđượcthựcthibởicácnhàkhoahọccủahọcviệnMITnăm1962.Tháng5năm1963,tínhiệuâmthanhđượcđiềuchếvớilaserHe-NEđãđượctruyềnqua190kmgiữa2ngọnnúiPanamintRidgevàSanGabrieltạiMỹ.TruyềndẫnLASERtrongkhônggianđượcsửdụngvớimụcđíchthươngmạilầnđầutiênđượcxâydựngởNhậtBảnbởicôngtyđiệntửNipponvàonăm1970.Đólàđườngtruyềndẫnsóng,sửdụngLASERHe-Nebướcsóng0.6328,truyềnthôngtingiữaYokohamavàTamagawavớikhoảngcách14km.Từquãngthờigiannàytrởđi,côngnghệFSOtiếptụcđượcnghiêncứuvàthửnghiệmmạnhmẽ,đặcbiệtlàtrongthôngtinquânsự.FSOcũngđãvàđangđượcnghiêncứuđểsửdụngchotruyềnthôngtrongvũtrụbởiNASAvàESAvớicácchươngtrìnhnhưlàtheMarsLaserCommunicationDemonstration(MLCD)vàtheSemiconductor-laserInter-satelliteLinkExperiment(SILEX).Trongvòngvàithậpkỷvừaqua,côngnghệFSOđãđượcnghiêncứuvàchứngminhmộtcáchthànhcônglàcóthểđượcsửdụngtrongtruyềnthôngvũtrụgiữacácvệtinhvớitốcđộdữliệucóthểlêntới10Gbps.MặcdùnhữngkiếnthứcvềcáckỹthuậtcầnthiếtđểxâydựngmộthệthốngthôngtinFSOđãđượcnghiêncứubởinhiềunhàkhoahọckhácnhautrong nhiềunămliền,tính hữudụng vàtính thựctếcủahệthốngthôngtinFSOchođếngầnđâyvẫncònbịhoàinghibởinhiềunguyênnhânkhácnhau.Thứnhất,đólàcáchệthốngthôngtinliênlạcđangtồntạiđãđủđểgiảiquyếtcácnhucầuthôngtinhiệnthời.Thứhai,nhữngnghiêncứuvàpháttriểnđángkểcủacôngnghệFSOcầnphảiđượccảithiệnđộtincậycủacáckhốiđểđảmbảođộtincậycủatoànhệthống.Thứba,mộthệthốngtrongkhônggianluônchịuảnhhưởngbởisựgiánđoạnkhicómặtsươngmùdàyđặc.Cuốicùng,ngaycảkhisự.
- 7ảnhhưởngcủakhíquyểncóthểđượcbỏqua,thìhệthốngFSOluônyêucầupháthướngđiểmchínhxácvàbộphậntrackingnhạy-Nhữngđiềuvẫnchưađượcgiảiquyếttriệtđểchođếntậnbâygiờ.Tấtcảnhữnglýdođógiảithíchtạisaochođếntậnbâygiờ,côngnghệFSOvẫnchưađượcsửdụngrộngdãitrongcácmạngtruynhập[1].1.3 Ưu nhược điểm của FSO 1.3.1 Ưu điểm -Băngthôngrấtlớn: Trongbất cứhệthốngthôngtinnào, lượngdữ liệu,thôngtinđượctruyềnđicóliênhệtrựctiếpvớibăngthôngcủatínhiệumangtinđiềuchế.Lượngbăngthôngchophépcóthểđạttới20%củatầnsốtínhiệumangtin.Sửdụngtínhiệumangtinlàbứcxạquangvớikhoảngtầnsốtừ1012-1016Hzcóthểchobăngthônglêntới2000Thz.Vìthếmàsovớinhữnghệthốngthôngtinvôtuyến,thôngtinquangđảmbảolưulượngthôngtinlớnhơnrấtnhiềubởivìtầnsốcủatínhiệumangtinlàbứcxạquanglớnhơnrấtnhiềusovớitầnsốsóngmangvôtuyến.-Bánkínhtianhỏ:Bứcxạquangcóbánkínhtiacựckỳhẹp.Điềunàycónghĩalàcôngsuấtphátchỉphảitậptrungtrongmộtdiệntíchrấtlàhẹp.ĐiềunàychophépmộtđườngtruyềnFSOcósựcáchlykhônggianđủđểtránhnhiễutừcáchđườngtruyềnFSOkhác.Sựchiếmdụngvềkhônggianrấthẹpcũngchophépcáctialaserhoạtđồnggầnnhưđộclậpvớinhau,vìthếnênkhảnăngsửdụnglạitầnsốgầnnhưlàvôhạntrongnhiềumôitrườngkhácnhau.Tuynhiên,sựhẹpcủabứcxạquangcũngđồngnghĩavớiyêucầuvềđồngbộthuphátrấtcao.-Phổtầnsửdụngkhôngcầncấpphép:Trongthôngtinvôtuyến,cácsóngmangtincótầnsốgầnnhaugâynhiễulênnhauchínhlàvấnđềlớnnhấtcủathôngtinvôtuyến.Đểgiảmthiểuvấnđềnày,mộttổchứcquảnlýtàinguyêntầnsốđượcthànhlậpđểquảnlýviệccấpphátvàsửdụngtầnsốcủacáccánhân,tổchức.Vìthếđểđượccấpphátmộtdảitầnsốđểsựdụngcầnphảitốnrấtnhiềuchiphívàthờigian.Hiệntạithìcáctầnsốquangkhôngphảichịusựquảnlýnàydocáctínhiệu

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt